一種硼銻合金軋輥材料的製作方法
2023-10-11 07:50:49
一種硼銻合金軋輥材料的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種硼銻合金軋輥材料，屬於軋輥材料領域。一種硼銻合金軋輥材料，所述的質量比例如下：C1.5%-1.8%；Si0.5%-3%；Mn0.2%-1.6%；Al0.6%-0.8%；Cr2%-5%；Mo5%-9%；S0.1%-0.2%；B0.01%-0.2%；Ni3%-8%；Ti0.1%-0.15%；其餘為Fe。硼可以與鐵形成高硬度的鐵硼化合物，有利於改善軋輥耐磨性。鋁是非碳化物和硼化物形成元素，主要溶於基體，提高基體高溫硬度和高溫耐磨性，鋁還有良好的抗高溫氧化能力，有利於改善鑄態軋輥的加工性能，鑄態軋輥不經退火處理，具有快速切削加工。它可以實現軋輥耐磨性好，鑄造性能好和熱疲勞性能好、壽命長、成本低的優點。
【專利說明】一種硼銻合金軋輥材料
【技術領域】
[0001]本發明涉及軋輥材料領域，更具體地說，涉及一種硼銻合金軋輥材料。
【背景技術】
[0002]軋輥是線材機的中心部件，對釓件進行釓制加工，使金屬產生塑性變形的主要工具。軋輥工作載荷大，承受很大的釓制壓力和扭轉力矩，並有很強的衝擊載荷和很大的慣性力；另外，軋輥的工作環境嚴酷，要承受很高的溫度，又有冷卻水，是在冷熱交加下工作，磨損嚴重。鋼軋輥具有較高的抗拉強度和韌性，廣泛適用於軋制溫度高、乳制載荷大的開坯機或初軋機，也可用做支撐輥。合金鑄鋼軋輥依據其化學成分和熱處理工藝，可使輥身外層基體組織為珠光體及貝氏體。珠光體可以是片狀或球狀，或是索氏體類型，回火索氏體不僅具有高的強韌性，而且具有良好的抗熱裂性，尤其是帶位相的回火索氏體組織還兼有優良的耐磨性能，故用於初軋機時，軋制效果良好。
[0003]高碳高鉻鑄鋼，普通鋼和硬質合金等幾種類型。高碳高鉻鑄鋼由於有一定的耐磨性，而且價格便宜，因此得到廣泛的應用，高碳高鉻輥輪用鋼常用的材料有13Crl3WMoV和18Cr20WMoVo由於這兩種鋼硬度和耐磨性主要依靠鉻的碳化物Cr7C3和Cr23C6，熱穩定性較差，一般在450°C以上開始聚集長大而逐漸軟化。在550°C時，硬度要降至HRC50以下。而線材輥輪在運行下的溫度可達到550°C左右，這就使輥輪使用壽命明顯降低。普通鋼的二次硬化溫度在550°C左右，硬度維持在HRC62~64，可顯著地提高輥輪的使用壽命；硬質合金也有很好的高溫硬度和耐磨性。但由於普通鋼和硬質合金的製造成本太高，在高線輥輪材料的使用上受到限制。因此研宄性能優異，成本更加低廉的軋輥材料就顯得尤為重要。
[0004]普通高碳高釩高速鋼軋輥具有優異的耐磨性，但存在貴重合金元素加入量多和生產成本高等不足，推廣應用十分困難。硼是一種廉價的合金元素，加入高速鋼軋輥，可以部分取代釩、鈮、鎢、鉬等合金元素，降低高碳高釩高速鋼軋輥材料的成本。
[0005]含硼高速鋼軋輥存在高溫硬度低和高溫耐磨性差等不足。加入鋁可提高高速鋼的高溫硬度和高溫耐磨性。中國發明專利CN1218842公開了一種高碳高速鋼，尤其是一種同時含有鋁、稀土元素、鈦、硼的超硬含鋁高速鋼。其化學成份為(重量％):0.90-1.35%C，5.50-6.50 % W，4.50-5.50 % Mo，3.50-4.50 % Cr, 1.65-2.20 % V，0.80-2.00 % Al,0.005-0.20% RE，0.05-0.30% Ti，0.001-0.05% B，餘為鐵及雜質。
[0006]中國發明專利CNlO 1426944還公開了用於鋸片的高速鋼，存在的合金元素組成以質量百分數計由如下構成:0.5-1.5的碳；1.0-1.0的鉻；3.0-10.0的等效鎢，該等效鎢由2Mo+W關係式給出；0.5-2.0的鈮，鈮可以用釩以每1%釩對應2%鈮的比例進行部分或全部替代；0.3-2.0的釩，釩可以用鈮以每1%釩對應2%鈮的比例進行部分或全部替代；0.3-3.5的矽，矽可以用鋁以1:1的比例進行部分或全部替代；低於8的鈷；其餘基本為Fe和製備過程中不可避免雜質。但上述材料用做軋輥仍存在耐磨硬質相數量少，耐磨性差，鑄造性能差和熱疲勞性能差等不足，導致軋輥使用壽命縮短。
[0007]含銻使軋輥合金材料具有硬度較高、耐磨性好、耐高溫的優點，中國發明專利申請號201310699999.9，申請日為2013年12月19日，
【公開日】2014年4月23日，公開了一種含銻軋輥用合金鋼材料及其製備方法，一種含銻軋輥用合金鋼材料，其含有的化學元素成分及其質量百分比為:碳0.8-0.9、鎢2.0-2.3、鉬0.4-0.7、釩1.5-2.5、鉻3.8-4.2、鈮0.05-0.10、鑭 0.05-0.10、鈷 1.1-1.4、Nil.0-1.5、銻 0.07-0.09、P 彡 0.030、S 彡 0.030、餘量為鐵。本發明通過在高碳鋼的基礎上添加銻、鈮、鑭等多種合金元素，降低了鉬、鉻的含量，並經過二次精煉，合理控制鑄後熱處理溫度，分批投放原料，使得合金鋼具有高速鋼的特性，耐高溫，紅硬高、剛度和韌性配合好，且具有表面耐磨性好，抗剝落性好、冷脆性低，成本低特點，製得的軋輥使用壽命長。但其使用了多種高成本材料，以及複雜工藝來進行製作，成本高。
【發明內容】
[0008]1.要解決的技術問題
針對現有技術中存在的現有軋輥耐磨性差，鑄造性能差和熱疲勞性能差、壽命縮短、成本高的問題，本發明提供了一種硼銻合金軋輥材料。它具有軋輥耐磨性好，鑄造性能好和熱疲勞性能好、壽命長、成本低的優點。
[0009]2.技術方案
本發明的目的通過以下技術方案實現。
[0010]一種硼銻合金軋輥材料，所述的質量比例如下:
C1.5%-1.8%
Si0.5%-3%
Mn0.2%-1.6%
Al0.6%-0.8%
Cr2%-5%
Mo5%-9%
S0.1%-0.2%
B0.01%-0.2%
Ni3%-8%
Ti0.1%-0.15%
其餘為Fe。
[0011]更進一步的，根據上述所述的一種硼銻合金軋輥材料，其優選的質量比例如下:
C1.6%
Si2%
Mn0.5%
Al0.6%
Cr3%
Mo7%
S0.15%
B0.08%
Ni5% Ti0.1%
Fe79.97%
更進一步的，所述的硼鋪合金乳棍材料還包括0.005%的稀土元素。
[0012]3.有益效果
相比於現有技術，本發明的優點在於:
(1)一定程度加入B和Ti，B與鐵形成高硬度的鐵硼化合物，有利於改善軋輥耐磨性，加入Ti可以耐高溫，硬度高、剛度和韌性配合好；
(2)其中加入了Al和合金結合可以形成一定的保護膜防止在工作時被腐蝕，可以在採用上述的配比可以使得合金鋼在高溫下具有良好的硬度和耐腐蝕性；
(3)在材料中加入一定量的稀土，對提高合金的綜合性能，對疲勞裂紋的擴展，有所改善，具有很長的使用壽命和韌性；
(4 )本軋輥材料使用的是較為常用或通用的材料，獲得簡單，成本低，適合大規模生產，強度高、韌性好，抗熱裂性強和抗衝擊能力強的特點使合金軋輥的使用壽命較傳統材質提高了至少5倍，從而使得生產線的生產效率大幅提高；
(5)具有優異的高溫耐磨性，用於熱軋線材軋鋼機上，本發明軋輥材料的耐磨比普通硼鋼軋輥提高20-30%，和還有稀有金屬的高速鋼軋輥相當，但不含鈷、鈮、鑭等昂貴合金元素，其生產成本降低40%以上。
【具體實施方式】
[0013]下面結合具體的實施例，對本發明作詳細描述。
[0014]實施例1
一種硼銻合金軋輥材料，所述的質量比例如下，
C1.5%
Si0.5%
Mn0.2%
Al0.6%
Cr5%
Mo5%
S0.2%
B0.2%
Ni8%
Ti0.1%
Fe78.Tl。
[0015]硼:硼可以與鐵形成高硬度的鐵硼化合物，有利於改善軋輥耐磨性，但加入量過多，明顯增大軋輥的脆性，因此將硼含量控制在0.01%-0.2%。
[0016]鋁:鋁是非碳化物和硼化物形成元素，主要溶於基體，提高基體高溫硬度和高溫耐磨性，鋁還有良好的抗高溫氧化能力，特別是鋁的加入，促進鑄態軋輥基體組織轉變成珠光體和鐵素體，降低軋輥鑄態硬度，有利於改善鑄態軋輥的加工性能，鑄態軋輥不經退火處理，可以實現快速切削加工。但鋁降低軋輥淬透性能，因此將鋁含量控制在0.6%-0.8%。
[0017]基於上述配方的一種硼銻合金軋輥材料的製備方法，其步驟如下:
(A)稱取上述質量比例的材料，先將Fe，Cr、T1、Mn、Mo和N1、S混合加熱熔化，鋼水溶清後，扒渣和脫硫、脫氧；
(B)然後加入C、B、Si和Ti，再將鋼水溫度升至1605-1615。。；
(C)然後加Al合金化，爐前調整成分合格後出爐，鋼水出爐溫度1635-1650°C；
(D)鋼水溫度在1405-1430°C時澆注成軋輥；
(E)軋輥經粗加工後，加熱至1180-1210°C，保溫2h後油冷，油冷為分級保溫，油冷保溫溫度為 250-300 °C ；
(F)然後在670-720°C回火一次，回火保溫時間是6h;製成軋輥坯。
[0018]鋁元素的加入，導致淬火組織中殘留奧氏體明顯減少，本發明軋輥在回火一次或回火保溫時間6h，就可以滿足使用要求。
[0019]實施例2
一種硼銻合金軋輥材料，所述的質量比例如下，
C1.8%
Si3%
Mn1.6%
Al0.8%
Cr2%
Mo9%
S0.1%
B0.01%
Ni3%
Ti0.15%
稀土元素0.005%
Fe78.535%。
[0020]基於上述配方的一種硼銻合金軋輥材料的製備方法，其步驟如下:
(A)稱取上述質量比例的材料，先將Fe，Cr、T1、Mn、Mo和N1、S混合加熱熔化，鋼水溶清後，扒渣和脫硫、脫氧；
(B)然後加入C、B、Si和Ti，再將鋼水溫度升至1605-1615。。；
(C)然後加Al合金化，爐前調整成分合格後出爐，鋼水出爐溫度1635-1650°C；
(D)鋼水溫度在1405-1430°C時澆注成軋輥；
(E)軋輥經粗加工後，加熱至1180-1210°C，保溫3h後空冷，空冷溫度為；
(F)然後在670-720°C回火一次，回火保溫時間是8h；
(G)二次回火，第二次回火溫度為610-650°C，回火時間為6h，製成軋輥坯。
[0021]實施例3
一種硼銻合金軋輥材料，所述的質量比例如下，
C1.6%
Si2%
Mn0.5% Al0.6%
Cr3%
Mo7%
S0.15%
B0.08%
Ni5%
Ti0.1%
Fe79.97%
基於上述配方的一種硼銻合金軋輥材料的製備方法，其步驟如下:
(A)稱取上述質量比例的材料，先將Fe，Cr、T1、Mn、Mo和N1、S混合加熱熔化，鋼水溶清後，扒渣和脫硫、脫氧；
(B)然後加入C、B、Si和Ti，再將鋼水溫度升至1605-1615°C；
(C)然後加Al合金化，爐前調整成分合格後出爐，鋼水出爐溫度1635-1650°C；
(D)鋼水溫度在1405-1430°C時澆注成軋輥；
(E)軋輥經粗加工後，加熱至1180-1210°C，保溫2h後油冷，油冷為分級保溫，油冷保溫溫度為 250-300 °C ；
(F)然後在670-720°C回火一次，回火保溫時間是7h;製成軋輥坯。
[0022]以上示意性地對本發明創造及其實施方式進行了描述，該描述沒有限制性，實際的結構並不局限於此。所以，如果本領域的普通技術人員受其啟示，在不脫離本創造宗旨的情況下，不經創造性的設計出與該技術方案相似的結構方式及實施例，均應屬於本專利的保護範圍。
【權利要求】
1.一種硼銻合金軋輥材料，其特徵在於，所述的質量比例如下， C1.5%-1.8% Si0.5%-3% Mn0.2%-1.6% Al0.6%-0.8% Cr2%-5% Mo5%-9% S0.1%-0.2% B0.01%-0.2% Ni3%-8% Ti0.1%-0.15% 其餘為Fe。
2.根據權利要求2所述的一種硼銻合金軋輥材料，其優選的質量比例如下: C1.6% Si2% Mn0.5% Al0.6% Cr3% Mo7% S0.15% B0.08% Ni5% Ti0.1% Fe79.97%o
3.根據權利要求1所述的一種硼銻合金軋輥材料，其特徵在於:所述的硼銻合金軋輥材料還包括0.005%的稀土元素。
【文檔編號】C22C38/60GK104498842SQ201410830957
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月29日 優先權日:2014年12月29日
【發明者】李大志 申請人:蕪湖金龍模具鍛造有限責任公司